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POWER POWER DENSITY 53 - ELETTRONICA OGGI 495 - GIUGNO/LUGLIO 2021 Integrazione. L’effetto di scala della fre- quenza operativa più elevata sui compo- nenti passivi può ridurre le dimensioni di un convertitore di potenza. Ma vi è un altro pezzo molto importante nel puzzle della densità di potenza: l’integrazione, che si sta verificando nella tecnologia in silicio stessa attraverso l’incorporazione monolitica di elementi di controllo e potenza. Per quanto riguarda i dispositivi semiconduttori, i progettisti utilizzano la tecnologia dei moduli multichip che integrano più die semiconduttori e, in molti casi, anche dispositivi passi- vi, condensatori e componenti magnetici. La struttura meccanica e la struttura del circuito stampato dei con- vertitori e dei rispettivi involucri sono senza dubbi un fattore cru- ciale nel raggiungimento di un’e- levata densità di potenza. Prestazioni termiche migliorate. Il package migliorato e le avan- zate tecnologie leadframe di TI hanno un ruolo importante nel ri- durre il gradiente di temperatura fra le superfici di raffreddamento esterne e l’effettiva temperatura delle parti in silicio. Queste tecno- logie, insieme alle relative capaci- tà di modellazione e ottimizzazio- ne, offrono prestazioni termiche migliorate che non soltanto ren- dono possibile realizzare proget- ti ad alta densità di potenza, ma permettono anche un funziona- mento affidabile a lungo termine dei dispositivi semi- conduttori di TI. L’applicazione di queste quattro tecnologie fondamenta- li insieme è la chiave di volta di molti progetti per eleva- ta densità di potenza di successo. Pertanto, è possibile considerare la densità di potenza raggiunta come una cartina al tornasole che indica il grado in cui il progetti- sta ha applicato la tecnologia a semiconduttori più ap- propriata e se sono state fatte le giuste scelte in termini di topologia, metodo di controllo, struttura meccanica, gestione termica e strategia di integrazione. Quindi se si desidera comprendere appieno l’importan- za della densità di potenza (oltre a considerarla come punteggio universale per classificare il merito tecnico nell’ingegneria di potenza), è necessario fare un pas- so indietro e osservare come l’industria e la società nel complesso traggono beneficio da una maggiore densità di potenza. Ad esempio, la riduzione delle dimensioni fisiche si traduce solitamente in un minor utilizzo di materie prime, che potrebbero indicare un minore costo dei materia- li. Analogamente, dimensioni inferiori e meno materiali potrebbero portare ad un peso minore, una caratteristica estre- mamente importante nei sistemi di potenza utilizzati nel settore dei trasporti, in quanto possono permette- re di risparmiare carburante o aumentare l’autonomia. Infine, una maggiore densità di potenza porta con sé la possibilità di miniaturizzazione. La spinta di questo aspetto fino ai suoi limiti ha permesso all’industria di conversione della potenza di creare nuovi mercati pri- ma difficilmente immaginabili. Come mostrano questi esempi, la densità di potenza è importan- te, dati i vantaggi economici ben definiti per il costruttore, l’utente o l’operatore a livello di sistema che possono portare ad un mino- re costo totale di proprietà. Tutte le informazioni contenute in questo articolo, insieme alla rela- tiva serie video di formazione in cinque puntate , sono finalizza- te a fornire un quadro completo sulle tecnologie sviluppate da TI che possono permettere di rag- giungere densità di potenza de- cisamente elevate, partendo da tensioni per il rail di potenza da 5 V fino a 600 V utilizzando gli avanzati dispositivi di potenza con tecnologia in silicio e al nitruro di gallio ad alta tensione. Per approfondire: Per ulteriori informazioni sulle limitazioni all’aumento della densità di potenza e su come superarle è possibile consultare questo white paper